Az alkalmazás idegsebészeti térbeli navigációhoz modellfejen. A szabványos adatszemüvegben megjelenített valós és virtuálisan továbbfejlesztett információnak (kiterjesztett valóság) köszönhetően a kezelőorvos biztonságosan vezetheti műszerét, és minimalizálhatja a betegek sérülésének kockázatát - Kép: Fraunhofer IWU
Hamarosan valóság a műtőben: standard adatszemüveg az idegsebészeti beavatkozások során történő „navigációhoz”.
Forradalom az idegsebészetben: Kiterjesztett valóság adatszemüveg, mint navigációs rendszer a műtőben
Az orvostudomány menthetetlenül fejlődik, és különösen izgalmas terület a kiterjesztett valóság (AR) műtőbe való integrálása. Ez nem a sci-firől szól, hanem egy olyan valóságról, amely elérhető közelségben van, és képes biztonságosabbá, pontosabbá és kíméletesebbé tenni a sebészeti eljárásokat a betegek számára. Különösen az idegsebészet, amely az agy összetettsége miatt maximális precizitást követel meg, profitál jelentős mértékben ezekből a technológiai fejlesztésekből.
Ígéretes megközelítés az olyan adatszemüvegek használata, amelyek a műtét előtti képadatokat, például a mágneses rezonancia képalkotásból (MRI) származó adatokat, valós időben fedik le a valós műtéti mezővel. Ez a technológia lehetővé teszi a sebész számára, hogy „átlátjon a páciens testén”, és ezáltal pontosabb betekintést nyerjen a műteni kívánt régióba. A hagyományos navigációs rendszerekkel ellentétben, amelyek gyakran terjedelmesek és drágák, az AR adatszemüvegek a térbeli tájékozódás új dimenzióját nyitják meg a műtőben. Ez különösen fontos azoknál az eljárásoknál, ahol a sebészeti területhez való hozzáférés korlátozott, például az orron keresztül végzett agydaganat-műtétek esetében. A minimálisan invazív módszert az AR-szemüvegen keresztüli jobb megjelenítés támogatja, ami potenciálisan kevesebb szövetkárosodást, rövidebb gyógyulási időt és szövődmények csökkenését eredményezi.
Az alkalmazás, mint a pontos navigáció kulcsa
Ennek az innovatív technológiának a szíve egy speciálisan kifejlesztett alkalmazás, amely szinkronizálja a műtét előtt készített MRI-képet a műtéti terület valós idejű képével. Ez a fejlesztés a Lipcsei Egyetemi Kórház (UKL) Idegsebészeti Klinikájának és Poliklinikájának LEGEND kutatócsoportja és a zittaui Fraunhofer Szerszámgép- és Formázástechnológiai Intézet IWU több éves kutatási és fejlesztési munkája eredménye. Az alkalmazás „GPS-rendszerként” működik a sebész számára, nemcsak a műtéti célpont helyzetét mutatja meg, hanem az optimális, azaz legkíméletesebb hozzáférési útvonalat is. A navigációs segédeszközök ezen formája jelentős előrelépést jelent a statikus képadatokon és a sebész térbeli fantáziáján alapuló korábbi módszerekhez képest.
Ennek az új technológiának egy másik jelentős előnye a sebészeti műszerek integrálása a navigációs rendszerbe. A műszerek helyzetének precíz, valós időben történő rögzítésével és az adatszemüvegben való megjelenítésével a sebész még pontosabban és biztonságosabban irányíthatja azokat. Ez a valós idejű vizualizáció, amelyet az alkalmazás engedélyez, minimalizálja a hibák kockázatát, és lehetővé teszi a sebész számára, hogy pontosan megtervezze és végrehajtsa mozgásait. Ezenkívül a fontos kiegészítő információk, mint például a célterület távolsága közvetlenül a sebész látóterében jelennek meg, optimalizálva az információáramlást és lehetővé téve a gyors és biztonságos reakciót. Ez nemcsak az eljárás biztonságát növeli, hanem potenciálisan lerövidíti a műtéti időt is, csökkentve a beteg és az egészségügyi személyzet terheit.
Pontosság valós időben: Kvantugrás az idegsebészetben
A kutatócsoport egyik legjelentősebb eredménye a rendszer szinte azonnali üzemkész állapota. „Csapatunk a világon először ért el teljesen automatizált regisztrációval az idegsebészeti térbeli számítástechnikai navigációhoz” – mondja PD Dr. habil. Ronny Grunert, a Fraunhofer IWU tudományos munkatársa és az UKL „Legend” kutatócsoportjának vezetője lelkesen számol be. „A kalibrálás és a regisztráció egy másodpercen belül befejeződik, és a navigáció a műszer helyzetének valós idejű észleléséhez készen áll a kezdésre. A kifejlesztett rendszer használata nagyon intuitív, és nagyon közel áll a GPS-segítség használatához.” Ez a sebesség és az intuíció kulcsfontosságú annak érdekében, hogy ne zavarja meg a műtőben folyó munkafolyamatot, és intuitív és megbízható navigációs segítséget nyújtson a sebészek számára.
Egy másik fontos részlet a rendszer felhasználóbarát jellege. A felhasználói felületet egészségügyi szakemberek fejlesztették ki egészségügyi szakemberek számára, és az alapvető információk megjelenítésére korlátozódik, ezáltal minimalizálva a működési hibákat. Az áttekinthető megjelenítési logikára példa a zöld szálkereszt, amely jelzi a műszer hegyének helyzetét, és tökéletesen integrálódik az okosszemüvegben megjelenített MRI-képbe. Ez az áttekinthető és tömör bemutatás döntő tényező a rendszer műtőben történő elfogadása és sikere szempontjából, hiszen a sebészek a fontosra - a műtét sikeres végrehajtására - tudnak koncentrálni.
Gazdaság és hozzáférhetőség: Forradalom mindenki számára
A technikai innováció mellett a projekt másik központi szempontja a gazdasági életképesség és a technológia hozzáférhetõsége. Míg a hagyományos, klinikai használatra alkalmas idegsebészeti navigációs rendszerek több százezer euróba kerülnek, addig a fejlesztőcsoport szabványos adatszemüvegekre támaszkodik, amelyek ára a fogyasztói szektorban érvényes. „Ezek a szemüvegek az idegsebészetben használt számítógépes navigációs rendszerek költségének töredékébe kerülnek” – magyarázza Grunert. Ez a költségcsökkentés kritikus lépés abban, hogy a technológiát nemcsak a jól finanszírozott egészségügyi rendszerek és intézmények, hanem a korlátozott erőforrásokkal rendelkező országok és régiók számára is elérhetővé tegyük. A technológia demokratizálódása azt jelenti, hogy több beteg részesülhet a precíz és kíméletes idegsebészeti kezelés előnyeiből.
A műszereket tartó és azok pontos pozícionálását lehetővé tevő kézidarab fejlesztése is fontos szempont a projektben. A Fraunhofer IWU-ban speciális markereket fejlesztettek ki, amelyek geometriáját és mintázatát az adatüvegek felismerik. Ezek a markerek különböző alakúak lehetnek, például gömbök, téglatestek vagy más testek, és a műszerek helyzetének rögzítésére szolgálnak a háromdimenziós térben. A műanyag kézidarabokat Zittauban és Lipcsében 3D nyomtatással gyártják, ami nagyfokú rugalmasságot és a sebészek igényeihez való alkalmazkodást tesz lehetővé.
A klinikai gyakorlathoz vezető út: Kitekintés
Az első anatómiai modell képzési kísérleti kurzusra 2024 őszén került sor az UKL-ben. Ez a lépés fontos mérföldkő a technológia klinikai alkalmazása felé vezető úton. A következő lépésben a csapat a prototípus elkészítésére összpontosít, amelynek át kell mennie a jóváhagyási folyamaton az európai piacra vonatkozó orvostechnikai eszközökről szóló rendelet vagy az Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság (FDA) előírásai szerint. az USA. A cél az, hogy körülbelül két éven belül használhassák a rendszert a betegeken.
Az AR-támogatott navigációs rendszerek fejlesztése az idegsebészet számára nemcsak technológiai előrelépés, hanem paradigmaváltás is az orvosi gyakorlatban. A valós idejű képadatok, a precíz műszervezetés és a gazdaságos megoldások integrálása alapvetően átalakíthatja az idegsebészeti kezelést, biztonságosabbá, pontosabbá és hozzáférhetőbbé téve azt. A fejlesztés minden lépésével közelebb kerül a jövő víziója, amelyben az innovatív technológiák, például az AR adatszemüvegek alapfelszereltségnek számítanak a műtőben. Ez nemcsak az orvosok és a sebészek, hanem mindenekelőtt a betegek számára nyit új távlatokat, akik számára előnyös lehet a jobb kezelési minőség és a kíméletesebb eljárás. Az idegsebészet jövője izgalmas irányt vett ezzel a technológiával, ahol a precizitás és az innováció kéz a kézben jár.
Alkalmas: